Decomposição da serapilheira foliar e liberação de ... · A área com o cultivo de eucaliptos tem aumentado significativamente no Brasil nos últimos dez anos, passando de 3,41

ScientiaForestalis

199Sci. For., Piracicaba, v. 46, n. 118, p. 199-208, jun. 2018

DOI: dx.doi.org/10.18671/scifor.v46n118.06

Decomposição da serapilheira foliar e liberação de nutrientes em Eucalyptus dunnii no Bioma Pampa

Decomposition from Leaf Litter and Nutrients Release in Eucalyptus dunnii in the Pampa Biome

Dione Richer Momolli¹, Mauro Valdir Schumacher², Grasiele Dick³, Márcio Viera4 e Huan Pablo de Souza³

Resumo

A liberação de nutrientes via decomposição da serapilheira foliar representa parte significativa da ciclagem biogeoquímica. Avaliou-se a decomposição e a liberação de nutrientes da serapilheira foliar de Eucalyptus dunnii estabelecido no Bioma Pampa. Após o fechamento das copas das árvores (18 meses de idade) instalaram-se sobre o solo 648 litterbags distribuídos em três parcelas, realizando-se coletas mensais (18 amostras) durante um período de 36 meses. Para cada amostra foi pesada a massa remanescente e determinada a concentração de nutrientes. A massa foliar remanescente após três anos foi de 27,4%. O coeficiente de decomposição (k) foi de 0,37, com um tempo de meia vida (t1/2) de 1,55 anos. A serapilhei-ra foliar, após dois anos em decomposição, liberou mais de 50% da quantidade inicial de cada nutriente avaliado, com exceção ao Fe, Cu e Zn. O potássio foi o nutriente com maior percentual de liberação nos meses iniciais de decomposição da serapilheira foliar, com 60% no primeiro mês e mais de 80% aos três meses. Para os demais nutrientes a liberação foi lenta e gradual, como observado, principalmente, para N e P, com 19 e 39% ao final de 12 meses e com 60 e 67% ao final dos 36 meses de decomposição da serapilheira foliar, respectivamente.

Palavras-chave: nutrição florestal; litterbag; ciclagem de nutrientes.

Abstract

The release of nutrients by leaf litter decomposition is a significant part of biogeochemical cycling. The decomposition and nutrient release from leaf litter of Eucalyptus dunnii located in the Pampa Biome was evaluated. After closing of the canopy (18 months old), 648 litterbags were distributed in three plots on the soil; and, 18 samples per month during 36 months were collected. For each sample, the remaining mass was weighed and the concentration of nutrients determined. The remaining leaf mass after three years was 27.4%. The decomposition coefficient (k) was 0.37 with a half-life time (t1/2) of 1.55 years. The leaf litter after two years decomposition released more than 50% of the initial amount of each nutrient evaluated, except for the Fe, Cu and Zn. Potassium was the nutrient with the highest percentage of release during the initial months of decomposition of leaf litter, with 60% in the first month and more than 80% at three months. For other nutrients release was slow and gradual, as seen mainly for N and P, with 19 and 39% after 12 months and 60 and 67% at the end of 36 months of decomposition of leaf litter, respectively.

Keywords: Forest nutrition; litterbag; nutrient cycling.

INTRODUÇÃO

A área com o cultivo de eucaliptos tem aumentado significativamente no Brasil nos últimos dez anos, passando de 3,41 milhões de ha, em 2005 (ABRAF, 2006), para 5,56 milhões de ha, em 2015 (IBÁ, 2016). O aumento das áreas cultivadas com eucaliptos também ocorreu no Rio Grande do Sul. Em 2005 a área cultivada chegava a quase 179,7 mil ha (ABRAF, 2006), entretanto em 2015, o cultivo se realizava em aproximadamente 309,1 mil ha (IBÁ, 2016).

¹Mestrando em Engenharia Florestal. UFSM - Universidade Federal de Santa Maria / Centro de Ciências Rurais. Campus Universitário Camobi - 97105900 - Santa Maria, RS, Brasil. E-mail: [email protected].

²Professor Titular do Departamento de Ciências Florestais. UFSM - Universidade Federal de Santa Maria / Centro de Ci-ências Rurais. Campus Universitário Camobi - 97105900 - Santa Maria, RS, Brasil. E-mail: [email protected].

³Doutorando(a) em Engenharia Florestal. UFSM - Universidade Federal de Santa Maria / Centro de Ciências Rurais. Campus Universitário Camobi - 97105900 - Santa Maria, RS, Brasil. E-mail: [email protected], [email protected] Adjunto do Departamento de Ensino. UFSM - Universidade Federal de Santa Maria / Colégio Politécnico. Cam-pus Universitário Camobi - 97105900 - Santa Maria, RS, Brasil. E-mail: [email protected].

Momolli et al. – Decomposição da serapilheira foliar e liberação de nutrientes em Eucalyptus dunnii no Bioma Pampa

200Sci. For., Piracicaba, v. 46, n. 118, p. 199-208, jun. 2018DOI: dx.doi.org/10.18671/scifor.v46n118.06

Os principais produtos obtidos com o cultivo de eucaliptos são celulose, papel, painéis de ma-deira, pisos laminados, produtos sólidos, carvão vegetal, entre outros (IBÁ, 2016), sendo que o au-mento da demanda por lenha e carvão vegetal ocasionou um aumento nos preços desses produtos e da pressão sobre as florestas nativas (SIMIONI, et al., 2017). No extremo sul do Brasil, a busca por novas áreas para o cultivo de árvores ocorreu principalmente no Bioma Pampa (AGEFLOR, 2016).

O Bioma Pampa caracteriza-se por ser um sistema único e contínuo existente apenas no Uruguai, Argentina e na metade sul do estado do Rio Grande do Sul - Brasil. Seu relevo é plano a levemente ondulado, recoberto por uma estépica, de campanha, por arbustos e árvores associadas aos cursos hídricos (HASENACK, 2006). A silvicultura do eucalipto nesta região foi intensificada nos últimos anos com plantios significativos em áreas com solo de baixa fertilidade natural e muitas vezes em processo de degradação (AGEFLOR, 2016). A ciclagem de nutrientes via serapilheira permite o cres-cimento das árvores em solos de baixa fertilidade natural (VOGT et al., 1986; LACLAU et al., 2010; VIERA et al., 2010).

A deposição de serapilheira e sua posterior decomposição, libera nutrientes ao solo (PEGADO et al., 2008), no entanto, parte desses elementos liberados podem ser perdidos por lixiviação e erosão, serem imobilizados pelos organismos, ou mesmo retidos pelas partículas coloidais do solo (GOYA et al., 2008), o restante, é disponibilizado ás raízes para posterior absorção dando continuidade a ciclagem de nutrientes (SCHUMACHER et al., 2003; VITAL et al., 2004). A velocidade de liberação dos nutrientes, depende da qualidade da serapilheira, das variáveis climáticas (VIERA et al., 2013), das condições químicas e físicas do ambiente (PAULA et al., 2009), aliado a composição da matéria orgânica (REGINA, 2001, KOUKOURA et al., 2003) e a atividade da comunidade decompositora do solo (CÉSAR, 1993; CHAGNON et al., 2013; MIRANSARI, 2013). A folha é o principal material orgânico que compõem a serapilheira em áreas florestais, sendo responsável por aproximadamente 60 a 80% da massa total (ANDRADE et al., 2000; FERREIRA et al., 2007; SCHUMACHER et al., 2003; VIERA et al., 2014a, ZAIA; GAMA-RODRIGUES, 2004). Devido à importância para a ciclagem de nutrientes, o presente estudo teve por objetivo avaliar a decomposição e liberação de nutrientes do componente foliar da serapilheira em um povoamento de Eucalyptus dunnii.

MATERIAL E MÉTODOS

Localização e caracterização da área experimentalO experimento foi realizado em um povoamento de Eucalyptus dunnii, localizado na Fazenda

Sesmaria Santo Inácio no município de Alegrete-RS, sob as coordenadas geográficas centrais de 29º 47’ 10” S e 55º 17’ 30” O.

O clima da região é do tipo Cfa subtemperado úmido, de acordo com a classificação climática proposta por Köppen, onde os verões podem apresentar período de seca, com temperatura média anual de 18,6 ºC e precipitação média anual de 1.747 mm (MATZENAUER et al., 2011). A espécie Eucalyptus dunnii, ainda é classificada com uma aptidão climática média à região (FLORES et al., 2016). Na Figura 1, pode-se verificar o diagrama climático com as médias mensais, considerando-se os últimos 30 anos, para evapotranspiração, temperatura e umidade relativa do ar, além da precipi-tação pluviométrica para o período avaliado (EMBRAPA, 2011).

O solo da área de estudo é do tipo Argissolo Vermelho distrófico típico, com baixa fertilidade natural (EMBRAPA, 2013), com textura variando entre franco-arenosa e franco-argilo-arenosa. Os dados apresentaram ainda valores considerados baixos para MO, Ca e Mg, muito baixos para o pH, K, P e saturação por bases (V%), altos teores nas camadas 20-40 e 80-100 e médios teores de S nas demais camadas. Os teores para B foram considerados altos (SCCS-CQFS,2016). Na Tabela 1, pode-se observar os atributos químicos do solo na área experimental antes da alocação das parcelas dos litterbags.

Decomposição da serapilheira foliarPara o monitoramento da decomposição da fração foliar da serapilheira, foi utilizado a técnica

de litterbags. Os litterbags consistiram na confecção de uma bolsa de nylon com malha de 2 mm. As folhas inseridas na bolsa de nylon foram provenientes do folhedo recém caído sobre o solo na área estudada. Após a coleta das folhas, as mesmas foram secas em estufa a 70 oC, até atingir peso cons-



tante. Adicionou-se 8 gramas de folhas secas em cada litterbag. Antes de alocar as bolsas ao solo, as mesmas sofreram perfurações com diâmetro em torno de um centímetro, para facilitar o ataque de agentes decompositores. As 648 sacolas foram distribuídas na área florestal em três parcelas com dimensões de 20 m x 21 m, alocadas em um talhão comercial de 12 ha.

Figura 1. Diagrama climático com médias mensais de Evapotranspiração - ETP (mm); Temperatura - T (ºC), Umi-dade relativa – UR (%) e Precipitação pluviométrica - P (mm) de abril/10 a fev/13, para o município de Alegrete-RS.

Figure 1. Diagram of climate monthly averages of evapotranspiration - ETP (mm); Temperature - T (ºC), Relative humidity - UR (%) and rainfall - P (mm) from April/10 to Feb/13 for Alegrete-RS.

Tabela 1. Atributos químicos do solo com Eucalyptus dunnii em Alegrete – RS.Table 1. Soil chemical attributes with Eucalyptus dunnii in Alegrete - RS.

Atributo Unidade Profundidade (cm)0-20 20-40 40-60 60-80 80-100

MO%

1,0 0,9 0,9 0,8 0,7V 9,1 11,0 15,2 20,5 21,2m 71,3 65,0 55,7 48,4 43,2pH - 4,7 4,8 5,0 5,0 5,0Al

cmolc dm-32,0 2,0 1,9 2,0 1,8

Ca 0,5 0,8 1,2 1,8 1,9Mg 0,3 0,2 0,3 0,3 0,4P

mg dm-3

1,9 1,6 1,5 1,5 1,5K 20,3 12,0 9,7 8,3 8,3S 2,7 5,1 3,4 4,2 6,1B 0,4 0,4 0,5 0,4 0,4t cmolc dm-3 2,8 3,0 3,4 4,2 4,0T 9,0 9,6 10,1 10,8 11,0

Em que: MO = matéria orgânica; t = CTCefetiva, T = CTCpH7; V % = saturação por bases; m = saturação por alumínio.

Após a disposição dos litterbags a campo, mensalmente realizou-se a coleta de 18 amostras (seis por parcela) entre abril de 2010 á março de 2013. Em laboratório, as amostras passaram por um processo de limpeza, com o auxílio de pinça e pincel para a retirada de material adverso, como raí-zes de eucalipto e sub-bosque, insetos, solo ou outro material que não fosse proveniente da fração foliar. Depois o material foi posto para secagem a 70 °C, até atingir peso constante para posterior aferição da massa remanescente. Para a moagem e a posterior análise química, as seis amostras de cada parcela foram homogeneizadas, resultando em três amostras mensais. Para a análise química de macro e micronutrientes, seguiu-se a metodologia proposta por Tedesco et al. (1995).



A massa seca foliar remanescente foi determinada por meio da relação entre a massa seca rema-nescente no litterbag e a massa seca inserida inicialmente. Para a obtenção da taxa anual de decom-posição da fração folhas, foi utilizada a equação exponencial descrita por Olson (1963):

Wt = W0.e-kt (1)Em que: Wt = peso seco de folhas remanescentes nos litterbags no mês t (t = 1, 2,..., 36 meses), em g; W0 = peso seco inicial contido nos litterbags, em g; kt = constante anual de decomposição.

O tempo de meia vida da fração foliar foi estimado segundo a proposta de Landsberg e Gower (1997), onde t1/2 = 0,69315/K. A porcentagem de liberação de nutrientes foi obtida pela fórmula descrita por Guo e Sims (1999).

(2)

Em que: W0 = peso seco inicial do litterbag, em g; C0 = teor inicial do nutriente no litterbag; macro-nutrientes, em g kg-1, e micronutrientes, em mg kg-1; Wt = peso seco de folhas remanescentes no litterbag no mês t (t = 1, 2,..., 36 meses), em g; Ct = teor do nutriente nas folhas remanescentes no mês t (t = 1, 2,..., 36 meses); macronutrientes, em g kg-1, e micronutrientes em mg kg-1.

Para o ajuste da equação exponencial, utilizou-se os valores médios mensais de perda de massa de cada uma das três parcelas. A relação entre a perda de massa, a concentração e a porcentagem de liberação de nutrientes foi determinada por meio da média mensal, para o período de 36 meses.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A massa seca foliar remanescente após 36 meses de decomposição foi de 27,2% para o povo-amento de Eucalyptus dunnii (Figura 2). Resultado similar foi verificado por Viera et al. (2014b), analisando uma plantação com o híbrido de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus globulus, aos 5,5 anos de idade, para um mesmo período de avaliação, onde a massa remanescente encontrada foi de 26,4%. Observou-se que após seis meses em decomposição a massa remanescente foi aproxima-damente de 60%. A decomposição da serapilheira pode ser dividida em duas fases: na primeira os elementos solúveis e carboidratos não lignificados são rapidamente degradados e na segunda fase, na qual envolve carboidratos lignificados e a lignina propriamente dita, gera um declínio gradual da taxa de decomposição (BERG, EKBOHN, 1991; STAAF; BERG, 1982). Wang et al. (2014) avaliando a decomposição para Quercus alienae e Quercus variabilis, na região central da China, observaram decomposição de cerca de 40% do material aos 6 meses de avaliação.

Figura 2. Percentual de massa foliar remanescente em litterbags em um povoamento de Eucalyptus dunnii no Bio-ma Pampa.

Figure 2. Remaining leaf weight in litterbag in Eucalyptus dunnii stand in Pampa Biome.



O percentual de massa foliar remanescente diminuiu exponencialmente com o passar do tem-po, obtendo-se taxa de decomposição (k) de 0,46. O mesmo foi verificado no estudo realizado por Viera et al. (2014b) para um povoamento com o híbrido de Eucalyptus urophylla x E. globulus, onde encontraram um k = 0,44. Guo e Sims (1999) observaram para Eucalyptus brookerana e E. botryoides com seis anos de idade, na Nova Zelândia, uma taxa de decomposição foliar variando de 0,76 a 0,94 e 0,24 a 0,37, respectivamente. Dutta e Agrawal (2001) ressaltam que taxas de decomposição distintas devem-se a fatores externos (variação da umidade e temperatura do solo) e internos (com-posição química das folhas).

O tempo estimado para a decomposição de 50% (t ½) do material foi de 1,51 anos. Tempo similar (1,56 anos) foi observado por Viera et al. (2014a) em um povoamento com o híbrido de Eucalyptus urophylla x E. globulus. Tempos inferiores foram observados em outras formações florestais por Silva et al. (2014). Eles encontraram valores de meia vida de 0,57, 0,99 e 0,82 anos para povo-amento de jaqueira, floresta nativa e plantio de espécies nativas, respectivamente.

Verificou-se correlação significativa entre a perda de massa e a concentração de nutrientes no material residual (Tabela 2). A serapilheira foliar residual apresentou aumento na concentração de N, P, S, Cu, Fe e Zn com a perda de massa. A relação positiva dos teores de alguns nutrientes com o processo de decomposição está relacionado principalmente com a imobilização realizada por microrganismos, perda de carbono (DUTTA; AGRAWAL, 2001; SCHEER, 2008; SINGH et al. 2004), contaminação pela queda de outros componentes vegetais e até mesmo a fauna (THOMPSON; VITOUSEK, 1997). Os demais nutrientes correlacionaram-se negativamente com a perda de massa. A diminuição no teor de K com o aumento da perda de massa deve-se ao processo de lixiviação. Segundo Scheer (2008), o K por não estar principalmente associado à estrutura celular das folhas, ele é facilmente lixiviável.

Tabela 2. Correlação de Pearson entre a perda de massa e a concentração de nutrientes na serapilheira foliar residual.Table 2. Pearson correlation between the loss of mass and the concentration of nutrients in the residual leaf litter.

N P K Ca Mg S

Perda de massa (g) 0,467 p < 0,001

0,234 p = 0,023

-0,426 p < 0,001

-0,621 p < 0,001

-0,822 p < 0,001

0,427 p < 0,001

B Cu Fe Mn Zn

Perda de massa (g) - 0,596 p < 0,001

0,810 p < 0,001

0,742 p < 0,001

-0,290 p = 0,004

0,718 p < 0,001

A liberação de nutrientes apresentou um comportamento variável quanto ao estádio de decom-posição da serapilheira foliar (Figura 3). No primeiro ano de avaliação observou-se a seguinte mag-nitude de liberação: K (89%), B (75%) Mg (67%), Mn (56%), S (50%), Ca (48%), P (39%) e N (19%). Entretanto, para os micronutrientes, Fe, Cu e Zn, ocorreu acúmulo. A liberação de N via decomposição da serapilheira foliar, aos 12 meses, varia entre 10 a 25% da quantidade inicial para diferentes espécies de eucaliptos cultivadas no Brasil (COSTA et al., 2005; VIERA et al., 2014a). Ao final do primeiro ano de avaliação já havia sido liberado 39% do P contido na serapilheira foliar. A liberação de P também foi verificada por Guo e Sims (2002) para Eucalyptus botryoides e Eucalyptus globulus sem irrigação. Entretanto, outros estudos indicam que inicialmente ocorre acúmulo do P, como o verificado por Viera et al. (2014a) em Eucalyptus urophylla x E. globulus, Costa et al. (2005) e Parsons e Congdon (2008) em E. grandis.

Para o potássio verificou-se uma liberação de 60% ao final de 30 dias do início do processo de decomposição, passando a 83% ao final do terceiro mês. Comportamento semelhante foi reportado por Costa et al. (2005) com Eucalyptus grandis aos 2, 5 e 8 anos no norte Fluminense. Scheer (2008), avaliando um trecho em estado de regeneração em Floresta Ombrófila Densa Aluvial, também en-controu liberação de K (80%) no terceiro mês de avaliação, seguido de comportamento constante até o final da avaliação. Segundo Gama-Rodrigues e Barros (2002), a lixiviação é determinante na transferência do mesmo ao solo.

Para o Ca registrou-se acúmulo de (4%) nos primeiros 30 dias, seguidos de uma lenta, mas con-tinua liberação, sendo de 26% e 49% aos 6 e 12 meses de decomposição da serapilheira foliar. Viera et al. (2014b) também observaram tendência de acúmulo inicial (20%) para os primeiros 60 dias e liberação a partir do quarto mês (10%) para Eucalyptus urophylla x E. globulus. Costa et al. (2005), por



sua vez, verificaram inicialmente uma pequena liberação de (7%) seguida de acúmulo (5%), mas ao final do período de um ano o Ca liberou entre 18 e 20% para Eucalyptus grandis. Gama–Rodrigues e Barros (2002), relataram liberação de Ca, via decomposição da serapilheira foliar aos 12 meses, se-melhante ao presente estudo (23%). A liberação de Mg foi de 50% e 67% da quantidade inicial con-tida na serapilheira foliar, para os 6 e 12 meses de avaliação. Scheer (2008), relatou uma liberação de 30,8% do Ca contido na serapilheira foliar de uma floresta nativa, aos 12 meses de decomposição.

Figura 3. Liberação de nutrientes (%) durante o período de decomposição em um povoamento de Eucalyptus dunnii.Figure 3. Nutrients release (%) during litter decomposition of Eucalyptus dunnii stand.

Para os micronutrientes estudados apenas B (75%) e Mn (56%) apresentaram liberação após 12 meses e os demais registraram acúmulo. Viera et al. (2014b) mencionam que devido à dificuldade de separar a serapilheira foliar fragmentada das partículas de solo e de outros resíduos, pode ocasionar um certo nível de contaminação das amostras, mascarando os resultados de alguns nutrientes, especial-mente àqueles que são encontrados em concentrações reduzidas como é o caso dos micronutrientes.

Após dois anos em decomposição, a serapilheira foliar, mesmo com perda de massa igual a 65 %, apresentou elevação nos teores de Fe, Cu e Zn. K e S mantiveram-se com valores constantes. Considerou-se constante os nutrientes que passados 12 meses da última avaliação não obtiveram diferença superior a 5% em liberação ou acúmulo. Os demais nutrientes, N, P, Ca, Mg, B, e Mn, apresentaram aumento da liberação, com 50, 61, 72, 82, 87 e 67% da quantidade inicial, respecti-vamente. Após 36 meses em decomposição, o K foi o nutriente com maior taxa de liberação (95%), seguido pelo Mg (87%), Mn (86%), Ca (84%), B (81%), P (67%), N (63%) e S (55%). Os demais nutrientes, Cu, Fe e Zn, apresentaram efeito acumulativo na serapilheira foliar residuais.



O estudo mostrou que mesmo passados 36 meses, ainda cerca de 33, 37 e 45 % de N, P e K res-pectivamente não haviam sido liberados da serapilheira foliar. O estudo abre a possibilidade ainda de estudos futuros que foquem na avaliação de outros componentes da serapilheira tais como ga-lhos finos (diâmetro < 5,0 mm), miscelânea, casca, galhos grossos (diâmetro > 5,0 mm) e madeira, que possuem maiores teores de lignina e que retardam a ação de agentes decompositores.

CONCLUSÕES

O coeficiente de decomposição da serapilheira foliar de Eucalyptus dunnii foi de 0,37, restando 27,2% do material ao final de 36 meses de avaliação.

A serapilheira foliar atua como um estoque para os elementos N e P, em longo prazo, enquanto que o K, quase que na sua totalidade, é prontamente mineralizado.

A serapilheira serve como fonte de nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas a longo prazo, liberando os nutrientes de forma lenta mas gradual, minimizando as perdas do siste-ma solo-planta-solo.

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Recebido em 19/10/2016Aceito em 11/10/2017

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